- 重核的裂变
- 共142题
为确定爱因斯坦质能联系方程ΔE=Δmc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1="0.9 " MeV的质子去轰击静止的锂核Li,生成两个α粒子,测得这两个α粒子的动能之和为E="19.9" MeV.
(1)写出该核反应方程;
(2)计算核反应过程中释放出的能量ΔE;
(3)通过计算说明ΔE=Δmc2的正确性.(计算中质子、α粒子和锂核Li的质量分别取:mp="1.007" 3 u,mα="4.001" 5 u,mLi="7.016" 0 u)
正确答案
(1)H+
Li→2
He
(2)18.9 MeV (3)略
(1)H+
Li→2
He.
(2)Δm="(1.007" 3+7.016 0-2×4.001 5)u="0.020" 3u
ΔE="0.020" 3×931.5 MeV="18.9" MeV.
(3)反应前后系统总动能的增加为
E-E1="19.9" MeV-0.9 MeV="19.0" MeV
这与核反应释放的核能在误差允许范围内近似相等,说明ΔE=Δmc2是正确的.
两个中子和质子结合成一个α粒子时,其核反应方程式是____________,该反应可放出28.30 MeV的能量;三个α粒子结合成一个碳核时,可放出7.26 MeV的能量,由此可推出:6个中子和6个质子结合成一个碳核时,可释放出的能量为____________MeV.
正确答案
2H+2
n→
He 92.16
2H+2
n→
He
可以认为6个中子和6个质子先结合成3个α粒子,然后3个α粒子再结合成一个碳核,因此共可释放核能为:(28.30×3+7.26) MeV="92.16" MeV.
在氢原子中,电子(质量为m,电荷量为e)绕核做半径为r的匀速圆周运动从而形成电流,那么电子绕核运动的周期T=____________(设静电力常量为k).若电子在基态时运动形成的电流为I,当它处于量子数n=3的激发态时,所形成的电流为____________.
正确答案
I/27
由k=mr(
)2得T=
,由于T∝
,r3=32r1,所以T3=27T1,所以I3=
=
.
由于铀235具有俘获慢中子而发生裂变的特点,但裂变时产生的中子速度很大,不易被铀235俘获而诱发新的裂变,所以在核反应堆中常用石墨作减速荆,当快中子与石墨原子核经过若干次弹性碰撞后变会变为慢中子.设每次碰撞前石墨的原子核都处于静止状态,一个具有初动能E0的中子,去正面弹性碰撞质量是中子质量的k倍的石墨原子核,试问:
(1)第一次碰撞后,中子的动能是多少?
(2)第n次碰撞后,中子的动能是多少?
正确答案
(1) (2)
(1)设第一次碰撞后中子与碳核的速度分别为,由动量守恒和能量守恒有
,
,
所以,负号说明碰撞后速度方向与原方向相反,
。
(2)由以上分析可知:第二次碰撞后中子速度大小为,
第三次为,
第n次为,所以
。
曾落在日本广岛上爆炸的原子弹,相当于2万吨TNT炸药放出的能量,原子弹放出的能量约8.4×1013 J,试问有多少个原子核进行分裂?该原子弹中含铀
的质量最小限度为多少千克?(一个铀
原子核分裂时产生的能量约为200 MeV)
正确答案
解:一个原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV=200×106 eV=2.0×108×1.6×10-19 J=3.2×10-11 J
设共有n个核发生裂变,则
(个)
铀的质量
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